JP5538004B2

JP5538004B2 - 圧力制御装置

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Publication number: JP5538004B2
Application number: JP2010055767A
Authority: JP
Inventors: 功長崎; 彰浩伊藤
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: JP2011191868A

Description

本発明は、作動気体を利用して圧力を付与するとともに、正圧及び負圧のいずれの圧力も付与することが可能な圧力制御装置に関するものである。

半導体製造装置の薬液使用工程においては、ポンプを利用してフォトレジスト液等の薬液を半導体ウェハに所定量ずつ塗布するようにし、さらにポンプにおける薬液の吸入動作及び吐出動作を作動エアにより行うようにする構成が知られている。

例えば特許文献１では、薬液を充填するためのポンプ室と、作動エアが流通する作動室と、を仕切るようにダイアフラムを有するポンプが用いられ、作動室にレギュレータからエアを供給してダイアフラムをポンプ室側に変形させて、薬液を吐出させる構成が開示されている。また、当該特許文献１では、ポンプに真空源を接続し、当該真空源によりポンプに負圧を付与することで、ポンプ室の容積を大きくし、薬液を吸引するようにしている。このように真空源を利用して積極的に負圧を付与することで、スプリング等をポンプ内に装備しなくてもポンプ室の容積を大きくする際の作動量を十分に確保することが可能となる。

特開２００６−４６２８４

しかしながら、ポンプでの薬液の吸引のためだけに真空源といった負圧源を用いるのは設備が複雑又は大型なものとなるし、コストも高くなってしまう。

なお、以上の問題は、薬液供給用の圧力制御に係る構成に限定された問題ではなく、作動気体を利用して圧力を付与するとともに、正圧及び負圧のいずれの圧力も付与することが可能な他の圧力制御に係る構成においても同様に発生する問題である。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、簡単な設備構成により、正圧及び負圧のいずれの圧力も付与することが可能な圧力制御装置を提供することを主たる目的とする。

以下、上記課題を解決するための手段、及び作用効果について記載する。

第１の発明の圧力制御装置は、制御対象に作動気体を流通させることにより当該制御対象に付与する圧力を制御する構成において、供給源から供給された圧縮気体を正圧用通路により前記制御対象に向けて導くことで当該制御対象に正圧を付与する正圧付与手段と、前記制御対象から作動気体を吸引することで当該制御対象に負圧を付与する負圧付与手段と、を備え、当該負圧付与手段は、前記供給源からの圧縮気体を前記正圧用通路による供給先とは異なる位置へと導く負圧用通路を有するとともに当該負圧用通路に設けられたノズルにより圧縮気体の流れを絞り当該圧縮気体の通過速度を高速化させることで当該負圧用通路内を減圧させ前記制御対象から作動気体を吸引するエジェクタを備えていることを特徴とする。

本構成によれば、負圧付与手段は、エジェクタを利用して負圧を付与するとともに、当該エジェクタにおいて負圧を付与するための作動気体は、正圧付与手段において正圧を付与するために設けられた供給源から供給される。これにより、正圧を付与するための供給源において負圧源の機能も果たされるため、設備が複雑又は大型なものとなることはなく、さらにコストを抑えられる。よって、簡単な設備構成により、正圧及び負圧のいずれの圧力も付与することが可能となる。

第２の発明の圧力制御装置は、第１の発明の圧力制御装置において、前記正圧用通路が形成されたハウジングに前記エジェクタが設けられているとともに、前記ハウジングには前記エジェクタを通過した圧縮気体及び作動気体を当該ハウジングの外部に排出する排出ポートが設けられており、当該排出ポートには排出音を消音させる消音手段が設けられていることを特徴とする。

本構成によれば、エジェクタがハウジングに設けられていることにより、ハウジングの外部にエジェクタが設けられる構成に比べ、圧力制御装置の機能をハウジングに集約することが可能となり、設置作業などの作業性が向上する。但し、ハウジングにエジェクタが設けられた構成においては、ハウジングからの排気音の影響が大きくなる。これに対して、排出ポートには消音手段が設けられているため、排気音の影響を抑えることが可能となり、エジェクタのハウジングへの一体化を好適に実現することが可能となる。

第３の発明の圧力制御装置は、第１又は第２の発明の圧力制御装置において、前記正圧用通路が形成されたハウジングに前記エジェクタが設けられており、前記正圧付与手段は、前記正圧用通路から前記制御対象への圧縮気体の供給を阻止又は許容する正圧用遮断弁を備えており、前記供給源からの圧縮気体を前記ハウジング内に導く供給ポートから連続するハウジング内通路を、前記正圧用遮断弁よりも上流側の位置にて分岐させることで、前記正圧用通路と前記負圧用通路とが形成されていることを特徴とする。

本構成によれば、正圧を付与するための供給源を負圧源として利用する構成において、供給源からの作動気体をハウジング内に導くための供給ポートを１個に集約することが可能となる。よって、構成の簡素化が図られる。

なお、圧縮気体の流れを阻止又は許容する遮断弁を負圧用通路においてノズルよりも上流側に設けないとしても、負圧用通路にはノズルが設けられており当該ノズルにより圧縮気体の流れは絞られるため、負圧用通路に圧縮気体を分流するようにしたことで生じる正圧用通路側の減圧分を小さく抑えることが可能となる。そして、このような減圧分を補う上では、供給源から供給する圧縮気体の圧力を僅かに増加させるだけでよいため、正圧を付与するための圧縮気体の圧力の調整も行い易くなる。

第４の発明の圧力制御装置は、第３の発明の圧力制御装置において、前記ハウジングの第１の外周部に、前記供給ポートが設けられているとともに、前記ハウジングにおいて当該第１の外周部とは異なる方向を向く第２の外周部に、前記エジェクタを通過した作動気体を前記ハウジングの外部に排出する排出ポートが設けられており、前記供給ポート及び前記排出ポートを繋ぐようにして前記負圧用通路が形成されていることを特徴とする。

エジェクタにおいて負圧の付与を良好に行うためには負圧用通路はある程度の長さの直線状領域が必要となる。この場合に、第１の外周部に設けられた供給ポートと第２の外周部に設けられた排出ポートとを繋ぐように負圧用通路を設けることで、同一の外周部に供給ポート及び排出ポートを設ける構成に比べて、ハウジング内の通路構成の簡略化を図ることが可能となる。

第５の発明の圧力制御装置は、第１乃至第４のいずれか１の発明の圧力制御装置において、制御対象に通じる出力ポートに連通させて設けられたフィードバック室に対して容積可変部材で仕切られるようにしてパイロット室が形成されており、前記パイロット室内の作動気体の圧力を調整することで、当該パイロット室内の作動気体の圧力と前記フィードバック室内の作動気体の圧力との偏差に基づいて前記容積可変部材を駆動させて、前記正圧付与手段による前記出力ポートへの正圧の付与又は前記負圧付与手段による前記出力ポートへの負圧の付与を行わせる制御部と、前記負圧用通路と前記出力ポートとを連通させるように設けられ、前記ノズルを前記圧縮気体が通過することにより生じる負圧を前記出力ポートに付与するための通路と、前記負圧用通路と前記パイロット室とを連通させるように設けられ、前記ノズルを前記圧縮気体が通過することにより生じる負圧を前記パイロット室に付与するための通路と、を備えていることを特徴とする。

パイロット室及びフィードバック室を利用して制御対象に付与する圧力を制御することで、緻密な圧力制御が可能となる。この場合に、正圧を付与するための供給源において制御対象に負圧を付与するための負圧源の機能だけでなく、パイロット室に負圧を付与するための負圧源の機能も果たされるため、設備が複雑又は大型なものとなることはなく、さらにコストを抑えられる。

第１の実施の形態における電空レギュレータの横断面図である。薬液供給システムの全体回路を示す回路説明図である。第２の実施の形態における電空レギュレータの横断面図である。第３の実施の形態における電空レギュレータの縦断面図である。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、半導体装置等の薬液供給システムにて使用される圧力制御装置について具体化している。先ずは吐出ポンプに付与する圧力を制御するための圧力制御装置として設けられた電空レギュレータ１０について図１に基づいて説明する。図１は電空レギュレータ１０の所定の高さ位置における横断面図である。

電空レギュレータ１０は、直方体状のハウジング１１を備え、当該ハウジング１１の内部には、作動エアが流通する流体通路１２が形成されている。流体通路１２は、ハウジング１１の所定の側壁部１１ａにおいて横並びで形成された給気ポート１３及び排気ポート１４において外部に連通されているとともに、所定の側壁部１１ａとは反対側の側壁部１１ｂに形成された出力ポート１５において外部に連通されている。

なお、給気ポート１３及び出力ポート１５には配管を接続するための継手が設けられている。また、複数のブロックを結合させてハウジング１１を構成していることにより流体通路１２が形成されているが、図１では説明の便宜上、ブロック間の境界を省略する。

ハウジング１１には、給気ポート１３から続く流体通路１２の給気通路領域２１と、出力ポート１５から続く流体通路１２の出力通路領域２２とを、連通状態と遮断状態との間で切り換えるための給気用電磁弁１６が設けられている。給気用電磁弁１６は、図示しない弁室と、給気通路領域２１から弁室へと続く入力通路部１６ａと、弁室から出力通路領域２２へと続く出力通路部１６ｂと、を備えている。そして、給気用電磁弁１６は開制御されている間だけ給気通路領域２１と出力通路領域２２とを連通状態とし、給気ポート１３から流入した圧縮エア（すなわち圧縮された作動エア）の出力ポート１５からの流出を可能とする。

なお、入力通路部１６ａと出力通路部１６ｂとは高さ方向に延びており、給気通路領域２１と出力通路領域２２とが連通する位置は、図１の高さ位置よりも高い位置となっている。また、給気通路領域２１が正圧用通路に相当するとともに、給気用電磁弁１６が正圧用遮断弁に相当し、さらには給気通路領域２１及び給気用電磁弁１６の組み合わせが正圧付与手段に相当する。

また、ハウジング１１には、上記出力通路領域２２と、排気ポート１４から続く流体通路１２の排気通路領域２３とを、連通状態と遮断状態との間で切り換えるための排気用電磁弁１７が設けられている。排気用電磁弁１７は、図示しない弁室と、出力通路領域２２から弁室へと続く入力通路部１７ａと、弁室から排気通路領域２３へと続く出力通路部１７ｂと、を備えている。そして、排気用電磁弁１７は開制御されている間だけ出力通路領域２２と排気通路領域２３とを連通状態とし、作動エアの出力ポート１５側からの吸引を可能とする。

なお、入力通路部１７ａと出力通路部１７ｂとは高さ方向に延びており、出力通路領域２２と排気通路領域２３とが連通する位置は、図１の高さ位置よりも高い位置となっている。また、排気通路領域２３及び排気用電磁弁１７の組み合わせが負圧付与手段に相当する。

ここで、排気通路領域２３は、給気通路領域２１と排気ポート１４とを繋ぐようにして形成された分岐通路領域２４を備えている。負圧用通路としての分岐通路領域２４は、給気通路領域２１において給気用電磁弁１６に連通された箇所よりも上流側から分岐させて形成されている。分岐通路領域２４は、給気通路領域２１に対して複数のコーナー部を介して連続するとともに、排気ポート１４に対して同一軸線上となるように形成された負圧発生用領域２５を備えている。

負圧発生用領域２５の途中位置には、通路断面を小さくするようにしてノズル３１が形成されている。なお、ノズル３１は金属製の部材をハウジング１１に固定することにより形成されているが、ハウジング１１に一体形成されていてもよい。

また、負圧発生用領域２５は、ノズル３１よりも下流側に、当該ノズル３１よりも通路断面が大きく且つ通路断面が流路方向に亘って一定であり、さらには曲がりなく形成されたストレート部３２を備えているとともに、当該ストレート部３２に対して下流側にて連続するように形成され、下流側に向けて通路断面を連続的に大きくさせるテーパ部３３を備えている。ノズル３１とストレート部３２との間には吸引空間３４が形成されており、さらに当該吸引空間３４に形成された吸引口３５から排気用電磁弁１７側に分岐させて、排気通路領域２３の一部を構成する吸引通路領域３６が形成されている。なお、吸引通路領域３６にフィルタが設けられていてもよい。

上記のように負圧発生用領域２５及び吸引通路領域３６が形成されていることにより、排気通路領域２３にはエジェクタ３７が設けられた状態となる。つまり、給気通路領域２１から負圧発生用領域２５に分流された圧縮エアは、ノズル３１を通過する際には絞られることでそれよりも上流側に比べて流量が減少する反面、通過速度は高速化される。高速化された圧縮エアは噴射流体として吸引空間３４を通過することで吸引空間３４内が減圧され、吸引通路領域３６側に負圧が付与されることとなる。そして、排気用電磁弁１７が開制御されている場合には、吸引通路領域３６及び出力通路領域２２を介して出力ポート１５の外部に負圧が付与されることとなる。

吸引通路領域３６を介して吸引空間３４に吸引された作動エアは、給気通路領域２１からノズル３１を通過した圧縮性の作動エアとストレート部３２にて混合される。さらにその混合された作動エアは、テーパ部３３及びそれに続く拡張領域がディフューザとして機能することで、速度エネルギが圧力エネルギに変換される。

テーパ部３３を通過した作動エアは、排気ポート１４を通じてハウジング１１の外部に排気される。この場合に、排気ポート１４には消音手段としてサイレンサ３８が装着されている。サイレンサ３８は、排気ポート１４の延長先側が閉塞されている代わりに、内部通路の周壁に当該内部通路をハウジング１１外部に開放させる貫通孔が多数形成されており、さらに当該内部通路の周壁にはグラスウール等の吸音材が設けられている。これにより、排気音の圧力波が減衰される。但し、これに限定されることはなく、例えばサイレンサ３８内部を仕切ることで、当該サイレンサ３８内を通過する作動エアが膨張及び収縮を繰り返すことで音の圧力波を減衰させる方式を採用してもよい。サイレンサ３８が設けられていることにより、排気ポート１４からの排気音を消音することが可能となる。

次に、以上の構成の電空レギュレータ１０を使用した薬液供給システムの全体構成を、図２の回路図に基づいて説明する。

電空レギュレータ１０の給気ポート１３には供給配管４１の一端が接続され、供給配管４１の他端は供給源４２に接続されている。また、前記給気用電磁弁１６は演算回路４３により開閉が制御される。そして、給気用電磁弁１６が開状態とされると、供給源４２にて加圧された圧縮エアが給気ポート１３及び給気通路領域２１を介して出力通路領域２２に至る。また、前記排気用電磁弁１７も演算回路４３により開閉が制御される。そして、排気用電磁弁１７が開状態とされると、排気通路領域２３がエジェクタ３７として機能することで、給気ポート１３に供給されている圧縮エアの流通を通じて、出力通路領域２２の作動エアが吸引される。

出力通路領域２２から分岐させて検出通路４４が設けられており、その検出通路４４には検出手段としての圧力センサ４５が設けられている。圧力センサ４５は負圧も検出可能な連成圧センサで構成されている。そして、この圧力センサ４５によって検出通路４４内、すなわち出力通路領域２２内の作動エアの圧力が検出され、その検出信号が演算回路４３に出力される。演算回路４３は、圧力センサ４５からの検出信号がフィードバック信号として入力されると、コントローラ７０から出力された第１指令信号（設定圧信号）とフィードバック信号（センサ検出信号）とを比較し、その偏差量により、出力通路領域２２における作動エアの圧力が第１指令信号の設定圧にしたがった圧力となるように給気用電磁弁１６又は排気用電磁弁１７を開状態とする時間をそれぞれ制御する。これにより、出力通路領域２２につながった出力ポート１５における作動エアの圧力が設定圧に調圧されるとともに、その設定圧が一定に維持される。

出力ポート１５には作動エア配管４６の一端が接続され、作動エア配管４６の他端は吐出ポンプ５１の給排ポートに接続されている。吐出ポンプ５１はその内部構造を図示しないものの、その内部には空間が形成されている。その内部空間はダイアフラム等の可撓性膜により、空気圧が作用する作動室と薬液が満たされるポンプ室とに区画されている。そして、可撓性膜を反ポンプ室側に変形させた状態（ポンプ室の容積が拡張し薬液を充満した状態）で、電空レギュレータ１０により作動室内の作動エアの圧力を制御して可撓性膜をポンプ室側に変化させる（ポンプ室の容積が縮小する）と、ポンプ室から薬液が吐出される。

吐出ポンプ５１の薬液吸入側に設けられた図示しない吸入ポートには、途中に吸入側遮蔽弁としての吸入側制御弁５２を設けた吸入配管５３の一端が接続され、吸入配管５３のもう一端はレジストボトル５４の薬液としてのレジスト液Ｒ内に導かれている。吸入側制御弁５２は、エアオペレイトバルブにて構成され、非作動時に閉じるように構成されている。吸入側制御弁５２は、２位置３ポート型の電磁切換弁よりなる切換弁５５にて駆動される。切換弁５５は、電磁ソレノイド及びそのソレノイドを動作させる回路からなる電磁切換部５５ａを備え、当該電磁切換部５５ａはコントローラ７０にてＯＮ／ＯＦＦ制御される。そして、電磁切換部５５ａのＯＦＦ時には、切換弁５５を大気開放に切り換え、吸入側制御弁５２を閉状態にする。一方、電磁切換部５５ａのＯＮ時には、吸入側制御弁５２と供給源５６とを圧力制御弁５７を介して接続する。つまり、供給源５６にて加圧された作動エアが圧力制御弁５７により所定圧に調整され、その所定圧の作動エアが吸入側制御弁５２に供給される。これにより、吸入側制御弁５２が閉状態から開状態に切り換えられ、レジスト液Ｒが吐出ポンプ５１側に供給可能な状態となる。

吐出ポンプ５１の薬液吐出側に設けられた図示しない吐出ポートには、途中に吐出側遮断弁としての遮断弁５８を設けた吐出配管５９の一端が接続されている。遮断弁５８は、コントローラ７０の制御により開閉されるように構成されている。つまり、遮断弁５８は、非駆動時には閉状態となっており、駆動されて開状態になると、吐出ポンプ５１からレジスト液Ｒが吐出可能な状態となる。そして、吐出配管５９のもう一端は先端ノズルとされている。先端ノズルは、下方に指向されるとともに、回転板６０上に載置された半導体ウェハ６１の中心位置にレジスト液Ｒが滴下されるように配置されている。

以上より、レジストボトル５４内のレジスト液Ｒは、吸入配管５３、吐出ポンプ５１内のポンプ室及び吐出配管５９を介して、吐出配管５９の先端ノズルに至る流路に沿って導かれるようになっている。

前記切換弁５５、遮断弁５８及び電空レギュレータ１０は、制御部を構成するコントローラ７０により制御される。コントローラ７０には、外部から薬液供給システムの開始や停止、各設定等に応じた入力信号が入力されている。そして、コントローラ７０は、これら入力された各種信号に基づいて、第１〜第３指令信号を生成して出力する。以下、コントローラ７０にて実行される制御について説明する。

吸入側制御弁５２が開状態、遮断弁５８が閉状態となっており、吐出ポンプ５１のポンプ室内にはレジスト液Ｒが吸入されて充填された状態において、コントローラ７０は第２指令信号をＯＮレベルからＯＦＦレベルに立ち下げる。すると、第２指令信号に基づいて、切換弁５５の電磁ソレノイドがＯＦＦされ、吸入側制御弁５２が閉状態となる。つまり、吐出ポンプ５１とレジストボトル５４とが遮断された状態となる。また、コントローラ７０は正圧の設定圧とする第１指令信号を出力する。これにより、電空レギュレータ１０はその出力圧が正圧の設定圧となるように供給源４２からの圧縮エアを調圧し、その設定圧の圧縮エアが吐出ポンプ５１の作動室内に導入される。これにより、作動室内の圧力が高まって、可撓性膜はポンプ室側に変形しようとし（ポンプ室の容積を縮小しようとし）、ポンプ室内のレジスト液Ｒを加圧する。

次いで、コントローラ７０は第３指令信号をＯＦＦレベルからＯＮレベルに立ち上げる。すると、第３指令信号に基づいて遮断弁５８が開状態となる。この時、可撓性膜によりポンプ室内のレジスト液Ｒが加圧されているので、吐出ポンプ５１からレジスト液Ｒが吐出され、吐出配管５９の先端ノズルから滴下される。

次いで、コントローラ７０は、第３指令信号をＯＮレベルからＯＦＦレベルに立ち下げる。すると、第３指令信号に基づいて遮断弁５８が閉状態となり、レジスト液Ｒの吐出が終了する。

次いで、入力信号がＯＦＦレベルに立ち下がると、コントローラ７０は第２指令信号をＯＦＦレベルからＯＮレベルに立ち上げる。すると、第２指令信号に基づいて切換弁５５の電磁ソレノイドがＯＮされ、吸入側制御弁５２が開状態となる。つまり、吐出ポンプ５１とレジストボトル５４とが連通された状態となる。そして、コントローラ７０は第１指令信号を正圧の設定圧とする信号から負圧の設定圧とする信号に徐々に変化させる。これにより、電空レギュレータ１０はその出力ポート１５における圧力を負圧の設定圧となるまで単位時間に一定の圧力ずつ徐々に低下させる。それに伴い、作動室内の圧力が正圧から負圧の設定圧まで徐々に低下し、可撓性膜は反ポンプ室側へ徐々に変化する（ポンプ室の容積が徐々に拡張する）。この時、吐出ポンプ５１上流側の吸入側制御弁５２が開状態となっているので、レジスト液Ｒがポンプ室内に徐々に吸入され充填される。そして、電空レギュレータ１０の出力ポート１５における圧力は負圧の設定圧に維持されるから、このときまでポンプ室内にレジスト液Ｒを吸入する状態が維持される。

その後、コントローラ７０は第２指令信号をＯＮレベルからＯＦＦレベルに立ち下げ、吸入側制御弁５２を閉状態として、レジスト液Ｒの吸入、充填を停止させる。その後、コントローラ７０は上記動作を繰り返す。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

電空レギュレータ１０はエジェクタ３７を利用して負圧を付与するとともに、当該エジェクタ３７において負圧を付与するための圧縮エアは、電空レギュレータ１０において正圧を付与するために設けられた供給源４２から供給される。これにより、正圧を付与するための供給源４２において負圧源の機能も果たされるため、設備が複雑又は大型なものとなることはなく、さらにコストが抑えられる。

エジェクタ３７がハウジング１１内に設けられていることにより、ハウジング１１の外部にエジェクタ３７が設けられる構成に比べ、配管などを必要としないことで、部材数の削減が図られる。また、圧力制御装置の機能をハウジング１１内に集約することが可能となり、電空レギュレータ１０の設置作業などの作業性が向上する。但し、ハウジング１１にエジェクタ３７が設けられた構成においては、ハウジング１１からの排気音の影響が大きくなる。これに対して、排気ポート１４にはサイレンサ３８が設けられているため、排気音の影響を抑えることが可能となり、エジェクタ３７のハウジング１１への一体化を好適に実現することが可能となる。

エジェクタ３７の負圧発生用領域２５はハウジング１１内において給気通路領域２１から分岐させて設けられている。これにより、供給源４２からの圧縮エアをハウジング１１内に導くための給気ポート１３を１個に集約することが可能となる。よって、構成の簡素化が図られる。

また、このように給気通路領域２１から分岐させて負圧発生用領域２５が形成された構成であっても、負圧発生用領域２５にはノズル３１が設けられており当該ノズル３１により圧縮エアの流れは絞られるため、分岐通路領域２４に圧縮エアを分流するようにしたとしても当該分岐通路領域２４における負圧発生用領域２５よりも上流側はある程度高圧に保持される。つまり、給気通路領域２１側の圧縮エアの減圧分を小さく抑えることが可能となる。そして、このような減圧分を補う上では、供給源４２から供給する圧縮エアの圧力を僅かに増加させるだけでよいため、正圧を付与するための圧縮エアの圧力の調整も行い易くなる。

なお、上記減圧分としては、給気ポート１３に１５０ｋＰａの圧縮エアを供給した場合において、出力ポート１５には最大で１００ｋＰａの圧縮エアを供給することができるように設定されている。また、負圧としては、例えば−１００ｋＰａを付与することができるように設定されている。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態では、電空レギュレータの構成が上記第１の実施の形態と異なっている。図３は、本実施の形態における電空レギュレータ８０の所定の高さ位置における横断面図である。

電空レギュレータ８０は、直方体状をなすハウジング８１の所定の側壁部８１ａ（第１の外周部に相当）に給気ポート８２が設けられているとともに、当該所定の側壁部８１ａとは反対側の側壁部８１ｂ（第２の外周部に相当）に排気ポート８３が設けられている。これら給気ポート８２及び排気ポート８３は同一軸線上に配置されており、さらにハウジング８１内の流体通路８４の一部を構成する負圧発生用領域９１が上記同一軸線上において給気ポート８２及び排気ポート８３を連通させるように形成されている。

負圧発生用領域９１の途中位置から分岐するようにして、流体通路８４の一部を構成する給気通路領域９２が形成されている。給気通路領域９２は、上記第１の実施の形態と同様に、給気用電磁弁８５の入力通路部８５ａ及び出力通路部８５ｂを介して、流体通路８４の一部を構成するとともに出力ポート８６へと続く出力通路領域９３と連通されている。なお、出力ポート８６は、ハウジング８１において、給気ポート８２が設けられた側壁部８１ａに連続するとともに排気ポート８３が設けられた側壁部８１ｂに連続する側壁部８１ｃに設けられている。

負圧発生用領域９１において、給気通路領域９２の分岐位置よりも下流側には、ノズル９４が形成されているとともに、その下流側にはストレート部９５及びテーパ部９６が形成されている。なお、排気ポート８３には上記第１の実施の形態と同様にサイレンサ８７が装着されている。ストレート部９５とノズル９４との間の吸引空間９７から分岐するようにして吸引通路領域９８が形成されている。吸引通路領域９８は、上記第１の実施の形態と同様に、排気用電磁弁８８の入力通路部８８ａ及び出力通路部８８ｂを介して、出力通路領域９３と連通されている。

ちなみに、出力通路領域９３は、出力ポート８６へと続くとともに当該出力ポート８６と同一軸線上となるように形成された第１出力通路領域９３ａと、当該第１出力通路領域９３ａの途中位置から分岐するように形成された第２出力通路領域９３ｂと、を備えている。第１出力通路領域９３ａは、吸引通路領域９８と同一軸線上となるように形成されているとともに、排気用電磁弁８８を介して吸引通路領域９８と連通されている。また、第２出力通路領域９３ｂは、途中位置に曲がり部を有するように形成されているとともに、給気用電磁弁８５を介して給気通路領域９２と連通されている。上記のように第１出力通路領域９３ａと吸引通路領域９８とを同一軸線上となるように形成することで、正圧に比べて付与可能な上限圧が低くなり易い負圧の上限圧を優先して高めることが可能となる。

以上詳述した本実施の形態によれば、所定の側壁部８１ａに設けられた給気ポート８２と、当該所定の側壁部８１ａに対して反対側の側壁部８１ｂに設けられた排気ポート８３とを繋ぐように負圧発生用領域９１が設けられており、上記第１の実施の形態のように同一の側壁部１１ａに給気ポート１３及び排気ポート１４を設ける構成に比べて、ハウジング８１内の通路構成の簡略化を図ることが可能となる。

なお、ハウジング８１の周面における排気ポート８３と出力ポート８６との位置関係を逆にしてもよい。つまり、所定の側壁部８１ａに給気ポート８２が設けられているとともに、当該所定の側壁部８１ａに対してコーナー部分を介して連続し且つ当該所定の側壁部８１ａとは異なる方向を向く側壁部８１ｃに排気ポート８３が設けられている構成としてもよい。この場合であっても、上記第１の実施の形態に比べて、ハウジング８１内の通路構成の簡略化を図ることが可能となる。

＜第３の実施の形態＞
パイロット室を利用して比例制御を行う電空レギュレータに対してエジェクタを利用する構成を、第３の実施の形態として説明する。図４は、本実施の形態における電空レギュレータ１００の縦断面図である。なお、図４では説明の便宜上、給気用電磁弁１２５及び排気用電磁弁１２６を非断面の状態で示す。

電空レギュレータ１００のハウジング１０１内部には、縦方向に延びる中央通路領域１０３を含むように流体通路１０２が形成されている。中央通路領域１０３は、流体通路１０２において給気ポート１０４から続く給気通路領域１０５と、流体通路１０２において出力ポート１０６から続く出力通路領域１０７と、流体通路１０２において排気ポート１０８から続く排気通路領域１０９とのそれぞれに連通されている。

中央通路領域１０３において給気通路領域１０５と出力通路領域１０７との間の部分には給気側弁座１１１が形成されている。この給気側弁座１１１の下方には、給気側弁体１１２が縦方向に摺動可能な状態で収容されており、さらに当該給気側弁体１１２は復帰バネ１１３の付勢力により下方から給気側弁座１１１に当接するように設けられている。なお、給気通路領域１０５及び給気側弁体１１２の組み合わせが正圧付与手段に相当する。

一方、中央通路領域１０３において排気通路領域１０９と出力通路領域１０７との間の部分には排気側弁座１１４が形成されている。この排気側弁座１１４の上方には、排気側弁体１１５が縦方向に摺動可能な状態で収容されており、さらに当該排気側弁体１１５は復帰バネ１１６の付勢力により上方から排気側弁座１１４に当接するように設けられている。なお、排気通路領域１０９及び排気側弁体１１５の組み合わせが負圧付与手段に相当する。

中央通路領域１０３には、排気側弁体１１５を貫通するようにしてロッド１１７が設けられている。ロッド１１７は自身が初期位置に配置されている状況では、排気側弁体１１５が排気閉鎖位置に配置されるとともに、給気側弁体１１２が給気閉鎖位置に配置されるように設けられている。また、ロッド１１７の外周部において排気側弁体１１５に下方から対向する位置にはリング１１８が固着されている。これにより、ロッド１１７が初期位置から上方に移動する場合にはそれに追従して排気側弁体１１５も排気閉鎖位置から上方に移動する一方、排気側弁体１１５が排気閉鎖位置に配置されている状況でロッド１１７が下方に移動する場合には排気側弁体１１５は排気閉鎖位置に保持される。また、ロッド１１７が初期位置から下方に移動する場合には給気側弁体１１２を給気閉鎖位置から下方に移動させる。

中央通路領域１０３の上方にはフィードバック室１２１が形成され、このフィードバック室１２１は流体通路１０２において出力通路領域１０７から分岐させて形成されたフィードバック通路領域１２２を介して出力通路領域１０７と連通されている。また、フィードバック室１２１の上方には、ダイアフラム１２３により当該フィードバック室１２１と区画されるようにしてパイロット室１２４が形成されている。

パイロット室１２４の上方には給気用電磁弁１２５及び排気用電磁弁１２６が設けられている。給気用電磁弁１２５は、各通路領域１２７ａ，１２７ｂを介して、パイロット室１２４に連通されているとともに給気通路領域１０５に連通されており、給気用電磁弁１２５が開制御されている間だけ、給気通路領域１０５をパイロット室１２４に連通させる。排気用電磁弁１２６は、各通路領域１２８ａ，１２８ｂを介して、パイロット室１２４に連通されているとともに排気通路領域１０９に連通されており、排気用電磁弁１２６が開制御されている間だけ、排気通路領域１０９をパイロット室１２４に連通させる。

ここで、排気通路領域１０９にはエジェクタが設けられている。具体的には、排気通路領域１０９は、給気通路領域１０５と排気ポート１０８とを繋ぐようにして形成された分岐通路領域１３１を備えている。分岐通路領域１３１は、給気通路領域１０５において中央通路領域１０３に連通された箇所よりも上流側から分岐させて形成されている。分岐通路領域１３１は、給気通路領域１０５に対してコーナー部を介して連続するとともに、排気ポート１０８に対して同一軸線上となるように形成された負圧発生用領域１３２を備えている。

負圧発生用領域１３２の途中位置には、上記第１の実施の形態における負圧発生用領域２５と同様にノズル１３３が形成されているとともにノズル１３３よりも下流側にはストレート部１３４及びテーパ部１３５が形成されている。ノズル１３３とストレート部１３４との間に形成された吸引空間１３６には中央通路領域１０３側に分岐させて、排気通路領域１０９の一部を構成する吸引通路領域１３７が形成されている。ちなみに、排気ポート１０８には上記第１の実施の形態と同様にサイレンサ１３８が装着されている。

上記のように排気通路領域１０９にエジェクタが設けられた構成において、排気用電磁弁１２６から排気通路領域１０９側へと延びる通路領域１２８ａは、負圧発生用領域１３２に直接連通されているのではなく、吸引通路領域１３７に連通されていることで間接的に負圧発生用領域１３２に連通されている。当該構成であることにより、作動エアがノズル１３３を通過して高速化されて吸引空間１３６が減圧されることで、出力通路領域１０７に負圧を付与することが可能となるだけでなく、パイロット室１２４に負圧を付与することが可能となる。

上記構成の電空レギュレータ１００では、パイロット室１２４の圧力とフィードバック室１２１の圧力とが等しい状態ではダイアフラム１２３には操作力が作用せず、ダイアフラム１２３が中立位置に配置されるとともにロッド１１７も初期位置に配置される。また、パイロット室１２４の圧力がフィードバック室１２１の圧力よりも高いときには、ロッド１１７に対して下向きの操作力が作用し給気ポート１０４から出力ポート１０６に作動エアが供給される。その一方、パイロット室１２４の圧力がフィードバック室１２１の圧力よりも低いときには、ロッド１１７に対して上向きの操作力が作用し出力ポート１０６に負圧が付与されることを通じて、当該出力ポート１０６から排気ポート１０８に作動エアが排気される。なお、パイロット室１２４の圧力設定は、図示しない圧力センサによる出力通路領域１０７の作動エアの圧力検出結果に基づいて、図示しない演算回路により給気用電磁弁１２５又は排気用電磁弁１２６が開制御されることにより行われる。

以上詳述した本実施の形態によれば、正圧を付与するための供給源４２においてポンプ５１に負圧を付与するための負圧源の機能だけでなく、パイロット室１２４に負圧を付与するための負圧源の機能も果たされる。これにより、設備が複雑又は大型なものとなることはなく、さらにコストを抑えられる。

なお、パイロット室１２４から通じる通路領域１２８ａが吸引通路領域１３７に連通されていることで間接的に負圧発生用領域１３２に連通されている構成に限定されることはなく、通路領域１２８ａは吸引通路領域１３７とは別に負圧発生用領域１３２の吸引空間１３６に連通された構成としてもよい。

＜他の実施の形態＞
本発明は上記各実施の形態の記載内容に限定されず例えば次のように実施しても良い。なお、以下の別形態の構成を、上記各実施の形態のうち例示しているものとは異なる実施の形態に適用してもよい。

上記第１の実施の形態では、電空レギュレータ１０のハウジング１１内にエジェクタ３７を一体化する構成としたが、これに代えて、エジェクタ３７をハウジング１１の外部に設けてもよい。この場合、エジェクタ３７を作動エアの供給源４２と連通させるための配管を設ける必要があるとともに、電空レギュレータ１０の排気ポート１４とエジェクタ３７とを連通させるための配管を設ける必要がある。

上記第１の実施の形態において、電空レギュレータ１０のハウジング１１に給気ポート１３とは別の給気ポートを設けるとともに供給配管４１を途中で分岐させた配管をその別の給気ポートに接続する構成としてもよい。そして、ハウジング１１内において排気通路領域２３は給気通路領域２１に連通させるのではなく、上記別の給気ポートに連通させるようにする。この場合であっても、ポートの数は増加するものの、供給源４２を負圧源として利用することが可能となる。さらにまた、このように給気ポートを複数設けた構成において、供給源４２と各給気ポートとを完全に別系統の配管により連通させる構成としてもよい。この場合、排気通路領域２３には常時、作動エアが供給されるとしても、給気通路領域２１を通じた正圧付与への影響は低減される。

上記第１の実施の形態において、排気用電磁弁１７が閉状態である場合には吸引通路領域３６と出力通路領域２２とを遮断状態とするだけでなく、ノズル３１への作動エアの流入も阻止するようにし、さらに排気用電磁弁１７が開制御されている場合には吸引通路領域３６と出力通路領域２２とを連通状態とするとともにノズル３１への作動エアの流入を許容する構成としてもよい。この場合、エジェクタ３７を設けた構成において、給気通路領域２１を通じた正圧付与への影響は低減される。なお、ノズル３１への作動エアの流入を阻止又は許容する機能は排気用電磁弁１７により果たされる構成としてもよく、排気用電磁弁１７とは別に設けられた電磁弁により果たされる構成としてもよい。

上記各実施の形態では、薬液としてレジスト液Ｒを用いる薬液供給システムに圧力制御装置としての電空レギュレータ１０，８０，１００を適用したが、この適用対象は他の薬液を用いる薬液供給システムであってもよく、薬液供給システム以外のシステムであってもよい。

上記各実施の形態では、電空レギュレータ１０，８０，１００にて扱う作動気体が作動エア（空気）である構成としたが、空気以外にも窒素等の他の気体であってもよい。

１０…電空レギュレータ、１１…ハウジング、１３…給気ポート、１４…排気ポート、１５…出力ポート、１６…給気用電磁弁、１７…排気用電磁弁、２１…給気通路領域、２２…出力通路領域、２３…排気通路領域、２５…負圧発生用領域、３１…ノズル、３６…吸引通路領域、３７…エジェクタ、３８…サイレンサ、４２…供給源、５１…吐出ポンプ、８０…電空レギュレータ、８１…ハウジング、８１ａ，８１ｂ…側壁部、８２…給気ポート、８３…排気ポート、９１…負圧発生用領域、１００…電空レギュレータ、１０１…ハウジング、１０４…給気ポート、１０６…出力ポート、１０８…排気ポート、１２１…フィードバック室、１２３…ダイアフラム、１２４…パイロット室、１２８ａ…通路領域、１３２…負圧発生用領域。

Claims

制御対象に作動気体を流通させることにより当該制御対象に付与する圧力を制御する圧力制御装置において、
供給源から供給された圧縮気体を正圧用通路により前記制御対象に向けて導くことで当該制御対象に正圧を付与する正圧付与手段と、
前記制御対象から作動気体を吸引することで当該制御対象に負圧を付与する負圧付与手段と、
を備え、
当該負圧付与手段は、前記供給源からの圧縮気体を前記正圧用通路による供給先とは異なる位置へと導く負圧用通路を有するとともに当該負圧用通路に設けられたノズルにより圧縮気体の流れを絞り当該圧縮気体の通過速度を高速化させることで当該負圧用通路内を減圧させ前記制御対象から作動気体を吸引するエジェクタを備えており、
制御対象に通じる出力ポートに連通させて設けられたフィードバック室に対して容積可変部材で仕切られるようにしてパイロット室が形成されており、
前記パイロット室内の作動気体の圧力を調整することで、当該パイロット室内の作動気体の圧力と前記フィードバック室内の作動気体の圧力との偏差に基づいて前記容積可変部材を駆動させて、前記正圧付与手段による前記出力ポートへの正圧の付与又は前記負圧付与手段による前記出力ポートへの負圧の付与を行わせる制御部と、
前記負圧用通路と前記出力ポートとを連通させるように設けられ、前記ノズルを前記圧縮気体が通過することにより生じる負圧を前記出力ポートに付与するための通路と、
前記負圧用通路と前記パイロット室とを連通させるように設けられ、前記ノズルを前記圧縮気体が通過することにより生じる負圧を前記パイロット室に付与するための通路と、を備えていることを特徴とする圧力制御装置。
前記正圧用通路が形成されたハウジングに前記エジェクタが設けられているとともに、前記ハウジングには前記エジェクタを通過した圧縮気体及び作動気体を当該ハウジングの外部に排出する排出ポートが設けられており、
当該排出ポートには排出音を消音させる消音手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御装置。
前記正圧用通路が形成されたハウジングに前記エジェクタが設けられており、
前記正圧付与手段は、前記正圧用通路から前記制御対象への圧縮気体の供給を阻止又は許容する正圧用遮断弁を備えており、
前記供給源からの圧縮気体を前記ハウジング内に導く供給ポートから連続するハウジング内通路を、前記正圧用遮断弁よりも上流側の位置にて分岐させることで、前記正圧用通路と前記負圧用通路とが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力制御装置。
前記ハウジングの第１の外周部に、前記供給ポートが設けられているとともに、前記ハウジングにおいて当該第１の外周部とは異なる方向を向く第２の外周部に、前記エジェクタを通過した作動気体を前記ハウジングの外部に排出する排出ポートが設けられており、
前記供給ポート及び前記排出ポートを繋ぐようにして前記負圧用通路が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の圧力制御装置。